JP2022070474A - 液晶デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】モアレを抑制することが可能な液晶デバイスを提供する。【解決手段】本実施形態の液晶デバイスは、第１液晶セルと、前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、を備え、前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々は、帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である。【選択図】図３
Description
本発明の実施形態は、液晶デバイスに関する。
近年、液晶セルを用いた光制御装置が提案されている。このような光制御装置は、主として、一偏光成分を集束させたり発散させたりするものである。一例では、複数の輪帯電極を備えた液晶レンズが提案されている。また、他の例としては、扇状の複数の分割領域に配置された透明電極を備えた液晶レンズも提案されている。
本実施形態の目的は、モアレを抑制することが可能な液晶デバイスを提供することにある。
本実施形態の液晶デバイスは、
第１液晶セルと、前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、を備え、前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々は、帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である。
第１液晶セルと、前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、を備え、前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々は、帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である。
本実施形態の液晶デバイスは、
第１液晶セルと、前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、前記第２液晶セルに接着された第３液晶セルと、前記第３液晶セルに接着された第４液晶セルと、を備え、前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々は、帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である。
第１液晶セルと、前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、前記第２液晶セルに接着された第３液晶セルと、前記第３液晶セルに接着された第４液晶セルと、を備え、前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々は、帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である。
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｘ軸に沿った方向を第１方向Ｘと称し、Ｙ軸に沿った方向を第２方向Ｙと称し、Ｚ軸に沿った方向を第３方向Ｚと称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ－Ｙ平面を見ることを平面視という。
図１は、本実施形態に係る液晶デバイス１を示す斜視図である。
液晶デバイス１は、第１液晶セル１０と、第２液晶セル２０と、第３液晶セル３０と、第４液晶セル４０と、第１フレキシブル配線基板Ｆ１と、第２フレキシブル配線基板Ｆ２と、第３フレキシブル配線基板Ｆ３と、第４フレキシブル配線基板Ｆ４と、回路基板５０と、を備えている。本実施形態に係る液晶デバイス１は、２つ以上の複数の液晶セルを備えるものであり、図１に示した例の如く、４つの液晶セルを備える構成に限定されるものではない。
液晶デバイス１は、第１液晶セル１０と、第２液晶セル２０と、第３液晶セル３０と、第４液晶セル４０と、第１フレキシブル配線基板Ｆ１と、第２フレキシブル配線基板Ｆ２と、第３フレキシブル配線基板Ｆ３と、第４フレキシブル配線基板Ｆ４と、回路基板５０と、を備えている。本実施形態に係る液晶デバイス１は、２つ以上の複数の液晶セルを備えるものであり、図１に示した例の如く、４つの液晶セルを備える構成に限定されるものではない。
第３方向Ｚにおいて、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０は、順に積層されている。
第１フレキシブル配線基板Ｆ１は、第１液晶セル１０と回路基板５０とを電気的に接続している。第２フレキシブル配線基板Ｆ２は、第２液晶セル２０と回路基板５０とを電気的に接続している。第３フレキシブル配線基板Ｆ３は、第３液晶セル３０と回路基板５０とを電気的に接続している。第４フレキシブル配線基板Ｆ４は、第４液晶セル４０と回路基板５０とを電気的に接続している。
第１フレキシブル配線基板Ｆ１は、第１液晶セル１０と回路基板５０とを電気的に接続している。第２フレキシブル配線基板Ｆ２は、第２液晶セル２０と回路基板５０とを電気的に接続している。第３フレキシブル配線基板Ｆ３は、第３液晶セル３０と回路基板５０とを電気的に接続している。第４フレキシブル配線基板Ｆ４は、第４液晶セル４０と回路基板５０とを電気的に接続している。
第１フレキシブル配線基板Ｆ１、第２フレキシブル配線基板Ｆ２、第３フレキシブル配線基板Ｆ３、及び、第４フレキシブル配線基板Ｆ４は、それぞれ、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０のエッジに沿って折り曲げられ、さらに、回路基板５０のエッジ５０Ｅに沿って折り曲げられている。回路基板５０は、第３方向Ｚにおいて、第４液晶セル４０と対向するように配置されている。
回路基板５０と第４液晶セル４０との間には、点線で示す光源部ＬＳを配置するための領域が確保される。光源部ＬＳは、少なくとも光源を備え、必要に応じて光源と第４液晶セル４０との間にレンズ等の光学素子を備える。
光源部ＬＳから出射される光は、例えば自然光である。光源部ＬＳからの出射光は、第４液晶セル４０、第３液晶セル３０、第２液晶セル２０、及び、第１液晶セル１０を順に透過する。後述するように、第４液晶セル４０、第３液晶セル３０、第２液晶セル２０、及び、第１液晶セル１０は、入射光の一部の偏光成分を拡散するように構成されている。このように、液晶デバイス１と光源部ＬＳとを組み合わせることで、光の拡散方向が可変の照明装置を提供することができる。
光源部ＬＳから出射される光は、例えば自然光である。光源部ＬＳからの出射光は、第４液晶セル４０、第３液晶セル３０、第２液晶セル２０、及び、第１液晶セル１０を順に透過する。後述するように、第４液晶セル４０、第３液晶セル３０、第２液晶セル２０、及び、第１液晶セル１０は、入射光の一部の偏光成分を拡散するように構成されている。このように、液晶デバイス１と光源部ＬＳとを組み合わせることで、光の拡散方向が可変の照明装置を提供することができる。
図２は、図１に示した液晶デバイス１を示す分解斜視図である。なお、図２では、第１フレキシブル配線基板Ｆ１、第２フレキシブル配線基板Ｆ２、第３フレキシブル配線基板Ｆ３、及び、第４フレキシブル配線基板Ｆ４の図示を省略している。
第１液晶セル１０は、第１基板Ｓ１１と、第２基板Ｓ２１と、を備えている。第１基板Ｓ１１は、第１方向Ｘに沿って第２基板Ｓ２１よりも外側に延出した延出部ＥＸ１と、第２方向Ｙに沿って第２基板Ｓ２１よりも外側に延出した延出部ＥＹ１と、を有している。
第２液晶セル２０は、第１基板Ｓ１２と、第２基板Ｓ２２と、を備えている。第１基板Ｓ１２は、第１方向Ｘに沿って第２基板Ｓ２２よりも外側に延出した延出部ＥＸ２と、第２方向Ｙに沿って第２基板Ｓ２２よりも外側に延出した延出部ＥＹ２と、を有している。第３方向Ｚにおいて、延出部ＥＸ２は延出部ＥＸ１に重畳し、延出部ＥＹ２は延出部ＥＹ１に重畳している。
第３液晶セル３０は、第１基板Ｓ１３と、第２基板Ｓ２３と、を備えている。第１基板Ｓ１３は、第１方向Ｘに沿って第２基板Ｓ２３よりも外側に延出した延出部ＥＸ３と、第２方向Ｙに沿って第２基板Ｓ２３よりも外側に延出した延出部ＥＹ３と、を有している。第３方向Ｚにおいて、延出部ＥＹ３は、延出部ＥＹ２に重畳している。延出部ＥＸ３は、延出部ＥＸ２とは重畳せず、延出部ＥＸ２の反対側に位置している。
第４液晶セル４０は、第１基板Ｓ１４と、第２基板Ｓ２４と、を備えている。第１基板Ｓ１４は、第１方向Ｘに沿って第２基板Ｓ２４よりも外側に延出した延出部ＥＸ４と、第２方向Ｙに沿って第２基板Ｓ２４よりも外側に延出した延出部ＥＹ４と、を有している。第３方向Ｚにおいて、延出部ＥＸ４は延出部ＥＸ３に重畳し、延出部ＥＹ４は延出部ＥＹ３に重畳している。
第１液晶セル１０と第２液晶セル２０との間には、透明接着層Ａ１２が配置されている。透明接着層Ａ１２は、第１液晶セル１０の第１基板Ｓ１１と第２液晶セル２０の第２基板Ｓ２２とを接着している。
第２液晶セル２０と第３液晶セル３０との間には、透明接着層Ａ２３が配置されている。透明接着層Ａ２３は、第２液晶セル２０の第１基板Ｓ１２と第３液晶セル３０の第２基板Ｓ２３とを接着している。
第３液晶セル３０と第４液晶セル４０との間には、透明接着層Ａ３４が配置されている。透明接着層Ａ３４は、第３液晶セル３０の第１基板Ｓ１３と第４液晶セル４０の第２基板Ｓ２４とを接着している。
次に、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０について説明する。
図３は、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０を示す斜視図である。
第１液晶セル１０は、第１基板Ｓ１１と、第２基板Ｓ２１と、液晶層ＬＣ１と、を備えている。液晶層ＬＣ１は、第１基板Ｓ１１と第２基板Ｓ２１との間に保持されている。第１基板Ｓ１１は、帯状に形成された複数の第１電極Ｅ１１を備えている。複数の第１電極Ｅ１１は、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに沿って間隔をおいて並んでいる。第２基板Ｓ２１は、帯状に形成された複数の第２電極Ｅ２１を備えている。複数の第２電極Ｅ２１は、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。つまり、複数の第１電極Ｅ１１、及び、複数の第２電極Ｅ２１は、互いに交差している。後述するが、第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角は、平面視において、９０°未満である。
第２液晶セル２０は、複数の第１電極Ｅ１２を備えた第１基板Ｓ１２と、複数の第２電極Ｅ２２を備えた第２基板Ｓ２２と、液晶層ＬＣ２と、を備えている。液晶層ＬＣ２は、第１基板Ｓ１２と第２基板Ｓ２２との間に保持されている。複数の第１電極Ｅ１２は、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに沿って間隔をおいて並んでいる。複数の第２電極Ｅ２２は、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。第１電極Ｅ１２と第２電極Ｅ２２との交差角は、平面視において、９０°未満である。
第３液晶セル３０は、複数の第１電極Ｅ１３を備えた第１基板Ｓ１３と、複数の第２電極Ｅ２３を備えた第２基板Ｓ２３と、液晶層ＬＣ３と、を備えている。液晶層ＬＣ３は、第１基板Ｓ１３と第２基板Ｓ２３との間に保持されている。複数の第１電極Ｅ１３は、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。複数の第２電極Ｅ２３は、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに沿って間隔をおいて並んでいる。第１電極Ｅ１３と第２電極Ｅ２３との交差角は、平面視において、９０°未満である。
第４液晶セル４０は、複数の第１電極Ｅ１４を備えた第１基板Ｓ１４と、複数の第２電極Ｅ２４を備えた第２基板Ｓ２４と、液晶層ＬＣ４と、を備えている。液晶層ＬＣ４は、第１基板Ｓ１４と第２基板Ｓ２４との間に保持されている。複数の第１電極Ｅ１４は、第２方向Ｙに沿って延出し、第１方向Ｘに沿って間隔をおいて並んでいる。複数の第２電極Ｅ２４は、第１方向Ｘに沿って延出し、第２方向Ｙに沿って間隔をおいて並んでいる。第１電極Ｅ１４と第２電極Ｅ２４との交差角は、平面視において、９０°未満である。
第１液晶セル１０の第１電極Ｅ１１及び第４液晶セル４０の第１電極Ｅ１４は、平面視において、互いに直交している。第２液晶セル２０の第１電極Ｅ１２及び第３液晶セル３０の第１電極Ｅ１３は、平面視において、互いに直交している。第１液晶セル１０の第１電極Ｅ１１及び第２液晶セル２０の第１電極Ｅ１２は、平面視において、互いに９０°未満の角度で交差している。第３液晶セル３０の第１電極Ｅ１３及び第４液晶セル４０の第１電極Ｅ１４は、平面視において、互いに９０°未満の角度で交差している。
第１液晶セル１０の第１基板Ｓ１１、第２液晶セル２０の第１基板Ｓ１２、第３液晶セル３０の第１基板Ｓ１３、及び、第４液晶セル４０の第１基板Ｓ１４は、それぞれ正方形状に形成され、同等のサイズを有している。つまり、第１基板Ｓ１１乃至Ｓ１４の各々は、第１方向Ｘに沿って同等の長さＬＸを有し、且つ、第２方向Ｙに沿って同等の長さＬＹを有している。また、長さＬＸは、長さＬＹと同等である（ＬＸ＝ＬＹ）。
このため、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０が互いに接着された際には、図１に示したように、第１方向Ｘに沿ったエッジが重畳し、しかも、第２方向Ｙに沿ったエッジも重畳している。
第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０は、実質的に同様の構成を有しているが、以下、代表して第１液晶セル１０についてより具体的に説明する。
複数の第１電極Ｅ１１は、複数の第１帯電極Ｅ１１Ａと、複数の第２帯電極Ｅ１１Ｂと、を含んでいる。複数の第１帯電極Ｅ１１Ａは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。複数の第２帯電極Ｅ１１Ｂは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。但し、第２帯電極Ｅ１１Ｂに印加される電圧は、第１帯電極Ｅ１１Ａに印加される電圧とは異なるように制御される。これらの第１帯電極Ｅ１１Ａと第２帯電極Ｅ１１Ｂとは、第２方向Ｙに沿って、交互に並んでいる。
複数の第２電極Ｅ２１は、複数の第３帯電極Ｅ２１Ａと、複数の第４帯電極Ｅ２１Ｂと、を含んでいる。複数の第３帯電極Ｅ２１Ａは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。複数の第４帯電極Ｅ２１Ｂは、互いに電気的に接続され、同一電圧が印加されるように構成されている。但し、第４帯電極Ｅ２１Ｂに印加される電圧は、第３帯電極Ｅ２１Ａに印加される電圧とは異なるように制御される。これらの第３帯電極Ｅ２１Ａと第４帯電極Ｅ２１Ｂとは、第１方向Ｘに沿って、交互に並んでいる。
図４は、図３に示した第１基板Ｓ１１の一構成例を示す平面図である。なお、図３に示した第１基板Ｓ１２乃至Ｓ１４も、図４に示す第１基板Ｓ１１と同様に構成されているが、第１電極の延出方向については後に詳述する。
第１基板Ｓ１１は、第１帯電極Ｅ１１Ａ及び第２帯電極Ｅ１１Ｂを含む複数の第１電極Ｅ１１と、複数の給電線ＰＬ１１乃至ＰＬ１４と、を備えている。第１帯電極Ｅ１１Ａは、給電線ＰＬ１２と電気的に接続されている。第２帯電極Ｅ１１Ｂは、給電線ＰＬ１３と電気的に接続されている。
給電線ＰＬ１１は、一端側に位置する給電端子ＰＴ１１と、他端側に位置する接続端子Ｔ１１と、を有している。給電線ＰＬ１４は、一端側に位置する給電端子ＰＴ１４と、他端側に位置する接続端子Ｔ１４と、を有している。接続端子Ｔ１１と接続端子Ｔ１４との間において、給電線ＰＬ１２は接続端子Ｔ１２を有し、また、給電線ＰＬ１３は接続端子Ｔ１３を有している。これらの接続端子Ｔ１１乃至Ｔ１４は、図１に示した第１フレキシブル配線基板Ｆ１と接続される接続部を構成している。
図５は、図３に示した第２基板Ｓ２１の一構成例を示す平面図である。なお、図３に示した第２基板Ｓ２２乃至Ｓ２４も、図５に示す第２基板Ｓ２１と同様に構成されているが、第２電極の延出方向については後に詳述する。
第２基板Ｓ２１は、第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂを含む複数の第２電極Ｅ２１と、複数の給電線ＰＬ２１及びＰＬ２４と、を備えている。第３帯電極Ｅ２１Ａは、給電線ＰＬ２１と電気的に接続されている。第４帯電極Ｅ２１Ｂは、給電線ＰＬ２４と電気的に接続されている。
給電線ＰＬ２１は、一端側に位置する給電端子ＰＴ２１を有している。給電線ＰＬ２４は、一端側に位置する給電端子ＰＴ２４を有している。図５に示す第２基板Ｓ２１が図４に示した第１基板Ｓ１１と対向するように配置された際には、給電端子ＰＴ２１は、第１基板Ｓ１１の給電端子ＰＴ１１に対向し、給電端子ＰＴ２４は、第１基板Ｓ１１の給電端子ＰＴ１４に対向する。
図６は、第１液晶セル１０の一構成例を示す断面図である。ここでは、第１液晶セル１０について説明するが、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０も第１液晶セル１０と同様の断面構造を有しており、それらの説明については省略する。
第１液晶セル１０は、入射光を散乱することが可能な有効領域ＡＡを有している。第１基板Ｓ１１及び第２基板Ｓ２１は、有効領域ＡＡの外側において、シールＳＥによって接着されている。液晶層ＬＣ１は、シールＳＥによって封止されている。
第１基板Ｓ１１は、複数の第１電極Ｅ１１、及び、複数の給電線ＰＬ１１乃至ＰＬ１４の他に、絶縁基板１１と、配向膜ＡＬ１と、を備えている。複数の第１電極Ｅ１１、及び、給電線ＰＬ１１乃至ＰＬ１４は、絶縁基板１１の上に配置され、配向膜ＡＬ１によって覆われている。
給電線ＰＬ１１と一体の給電端子ＰＴ１１は、シールＳＥよりも外側に引き出されている。給電線ＰＬ１４と一体の給電端子ＰＴ１４は、シールＳＥよりも外側に引き出されている。給電端子ＰＴ１１及びＰＴ１４は、配向膜ＡＬ１から露出している。
給電線ＰＬ１１と一体の給電端子ＰＴ１１は、シールＳＥよりも外側に引き出されている。給電線ＰＬ１４と一体の給電端子ＰＴ１４は、シールＳＥよりも外側に引き出されている。給電端子ＰＴ１１及びＰＴ１４は、配向膜ＡＬ１から露出している。
第２基板Ｓ２１は、第２電極Ｅ２１、及び、複数の給電線ＰＬ２１及びＰＬ２４の他に、絶縁基板２１と、配向膜ＡＬ２と、を備えている。第２電極Ｅ２１、及び、給電線ＰＬ２１及びＰＬ２４は、絶縁基板２１の上に配置され、配向膜ＡＬ２によって覆われている。なお、ここでは、複数の第１電極Ｅ１１と直交する第２電極Ｅ２１の一つのみが図示されているが、図５を参照して説明した通り、第２基板Ｓ２１は、絶縁基板２１と配向膜ＡＬ２との間に、第３帯電極Ｅ２１Ａ及び第４帯電極Ｅ２１Ｂを含む複数の第２電極Ｅ２１を備えている。
給電線ＰＬ２１と一体の給電端子ＰＴ２１は、シールＳＥよりも外側に引き出されている。給電端子ＰＴ２１は、給電端子ＰＴ１１の直上に位置している。給電線ＰＬ２４と一体の給電端子ＰＴ２４は、シールＳＥよりも外側に引き出されている。給電端子ＰＴ２４は、給電端子ＰＴ１４の直上に位置している。給電端子ＰＴ２１及びＰＴ２４は、配向膜ＡＬ２から露出している。
導電材ＣＤ１は、給電端子ＰＴ１１と給電端子ＰＴ２１との間に配置され、両者を電気的に接続している。導電材ＣＤ２は、給電端子ＰＴ１４と給電端子ＰＴ２４との間に配置され、両者を電気的に接続している。
絶縁基板１１及び２１は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。第１電極Ｅ１１及び第２電極Ｅ２１は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成された透明電極である。給電線ＰＬ１１乃至ＰＬ１４、及び、給電線ＰＬ２１及びＰＬ２４は、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステンなどの金属材料によって形成されている。なお、給電線ＰＬ１１乃至ＰＬ１４、及び、給電線ＰＬ２１及びＰＬ２４は、透明電極と同一材料によって形成されてもよい。配向膜ＡＬ１及びＡＬ２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な配向規制力を有する水平配向膜である。
次に、図７及び図８を参照しながら、第１液晶セル１０における光学作用について説明する。なお、図７及び図８においては、説明に必要な構成のみを図示している。
図７は、液晶層ＬＣ１に電界が形成されていないオフ状態（ＯＦＦ）の第１液晶セル１０を模式的に示す図である。
オフ状態の液晶層ＬＣ１においては、液晶分子ＬＭ１は、初期配向している。このようなオフ状態では、液晶層ＬＣ１は、ほぼ均一な屈折率分布を有している。このため、第１液晶セル１０への入射光である第１偏光成分ＰＯＬ１は、ほとんど屈折（あるいは散乱）されることなく液晶層ＬＣ１を透過する。なお、ここでの第１偏光成分ＰＯＬ１とは、自然光のうち、例えばＰ偏光に相当する。本明細書においては、Ｐ偏光に直交するＳ偏光を第２偏光成分ＰＯＬ２と称する場合がある。
オフ状態の液晶層ＬＣ１においては、液晶分子ＬＭ１は、初期配向している。このようなオフ状態では、液晶層ＬＣ１は、ほぼ均一な屈折率分布を有している。このため、第１液晶セル１０への入射光である第１偏光成分ＰＯＬ１は、ほとんど屈折（あるいは散乱）されることなく液晶層ＬＣ１を透過する。なお、ここでの第１偏光成分ＰＯＬ１とは、自然光のうち、例えばＰ偏光に相当する。本明細書においては、Ｐ偏光に直交するＳ偏光を第２偏光成分ＰＯＬ２と称する場合がある。
図８は、液晶層ＬＣ１に電界が形成されたオン状態（ＯＮ）の第１液晶セル１０を模式的に示す図である。
例えば、液晶層ＬＣ１が正の誘電率異方性を有している場合、液晶層ＬＣ１に電界が形成されたオン状態では、液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界に沿うように配向する。このため、図８に示すように、液晶層ＬＣ１においては、液晶分子ＬＭ１が初期配向状態に維持される領域、液晶分子ＬＭ１が基板に対してほぼ垂直に立ち上がった領域、液晶分子ＬＭ１が基板に対して斜め方向に立ち上がった領域などが形成される。
例えば、液晶層ＬＣ１が正の誘電率異方性を有している場合、液晶層ＬＣ１に電界が形成されたオン状態では、液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界に沿うように配向する。このため、図８に示すように、液晶層ＬＣ１においては、液晶分子ＬＭ１が初期配向状態に維持される領域、液晶分子ＬＭ１が基板に対してほぼ垂直に立ち上がった領域、液晶分子ＬＭ１が基板に対して斜め方向に立ち上がった領域などが形成される。
液晶分子ＬＭ１は、屈折率異方性Δｎを有している。このため、オン状態の液晶層ＬＣ１は、液晶分子ＬＭ１の配向状態に応じた屈折率分布、あるいは、リタデーション分布を有する。ここでのリタデーションとは、液晶層ＬＣ１の厚さをｄとしたとき、Δｎ・ｄで表されるものである。
このようなオン状態では、第１偏光成分ＰＯＬ１は、液晶層ＬＣ１を透過する際に、液晶層ＬＣ１の屈折率分布の影響を受けて散乱される。
このようなオン状態では、第１偏光成分ＰＯＬ１は、液晶層ＬＣ１を透過する際に、液晶層ＬＣ１の屈折率分布の影響を受けて散乱される。
第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０が積層された構成において、例えば、第１液晶セル１０及び第４液晶セル４０は、自然光のうち、主として第１偏光成分（Ｐ偏光）ＰＯＬ１を散乱し、第２液晶セル２０及び第３液晶セル３０は、主として第２偏光成分（Ｓ偏光）ＰＯＬ２を散乱する。
ところで、屈折率分布が形成された液晶層に白色光が入射する場合、波長毎に散乱の度合いが異なる。このため、散乱された白色光の一部が色付くおそれがある。
そこで、本実施形態においては、第１液晶セル１０の液晶層ＬＣ１に形成される屈折率分布、及び、第４液晶セル４０の液晶層ＬＣ４に形成される屈折率分布は、互いに異なるように構成されている。これにより、第１液晶セル１０における第１偏光成分ＰＯＬ１の散乱度合と、第４液晶セル４０における第１偏光成分ＰＯＬ１の散乱度合とが異なり、第１偏光成分ＰＯＬ１の色付きが抑制される。
同様に、第２液晶セル２０の液晶層ＬＣ２に形成される屈折率分布、及び、第３液晶セル３０の液晶層ＬＣ３に形成される屈折率分布は、互いに異なるように構成されている。これにより、第２液晶セル２０における第２偏光成分ＰＯＬ２の散乱度合と、第３液晶セル３０における第２偏光成分ＰＯＬ２の散乱度合とが異なり、第２偏光成分ＰＯＬ２の色付きが抑制される。
次に、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０の各々における第１電極の延出方向、及び、第２電極の延出方向について説明する。なお、以下の説明において、共通の基準方向を設定する。なお、ここでの基準方向とは、Ｘ－Ｙ平面内のいずれの方向であってもよいが、例えば、第１方向Ｘに平行な方向とする。また、基準方向に対する角度は、いずれもＸ－Ｙ平面内において反時計回りの方向の角度とする。
図９は、第１液晶セル１０における第１電極Ｅ１１及び第２電極Ｅ２１の延出方向の一例を説明するための平面図である。
基準方向と第１電極Ｅ１１の延出方向とのなす角度θ１１は鋭角であり、基準方向と第２電極Ｅ２１の延出方向とのなす角度θ２１は鈍角である。第１基板Ｓ１１と第２基板Ｓ２１とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１１及び第２電極Ｅ２１は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角は、９０°未満である。
一例では、角度θ１１は３°であり、角度θ２１は９１°である。つまり、第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角は８８°である。
基準方向と第１電極Ｅ１１の延出方向とのなす角度θ１１は鋭角であり、基準方向と第２電極Ｅ２１の延出方向とのなす角度θ２１は鈍角である。第１基板Ｓ１１と第２基板Ｓ２１とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１１及び第２電極Ｅ２１は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角は、９０°未満である。
一例では、角度θ１１は３°であり、角度θ２１は９１°である。つまり、第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角は８８°である。
図１０は、第２液晶セル２０における第１電極Ｅ１２及び第２電極Ｅ２２の延出方向の一例を説明するための平面図である。
基準方向と第１電極Ｅ１２の延出方向とのなす角度θ１２は鈍角であり、基準方向と第２電極Ｅ２２の延出方向とのなす角度θ２２は鋭角である。つまり、角度θ１２は図９に示した角度θ１１とは異なり、角度θ２２は図９に示した角度θ２１とは異なる。第１基板Ｓ１２と第２基板Ｓ２２とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１２及び第２電極Ｅ２２は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１２と第２電極Ｅ２２との交差角は、９０°未満である。
基準方向と第１電極Ｅ１２の延出方向とのなす角度θ１２は鈍角であり、基準方向と第２電極Ｅ２２の延出方向とのなす角度θ２２は鋭角である。つまり、角度θ１２は図９に示した角度θ１１とは異なり、角度θ２２は図９に示した角度θ２１とは異なる。第１基板Ｓ１２と第２基板Ｓ２２とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１２及び第２電極Ｅ２２は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１２と第２電極Ｅ２２との交差角は、９０°未満である。
一例では、角度θ１２は１７９°であり、角度θ２２は８７°である。つまり、第１電極Ｅ１２と第２電極Ｅ２２との交差角は８８°である。このように、第１電極Ｅ１２と第２電極Ｅ２２との交差角は、図９に示した第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角と同等である。
また、第１液晶セル１０における第１電極Ｅ１１と、第２液晶セル２０における第１電極Ｅ１２とは、互いに非平行であり、しかも、互いに９０°未満の角度で交差している。一例では、第１電極Ｅ１１と第１電極Ｅ１２との交差角は４°である。
また、第２電極Ｅ２１と第２電極Ｅ２２とは、互いに非平行であり、しかも、９０°未満の角度で交差している。一例では、第２電極Ｅ２１と第２電極Ｅ２２との交差角は４°である。
また、第１液晶セル１０における第１電極Ｅ１１と、第２液晶セル２０における第１電極Ｅ１２とは、互いに非平行であり、しかも、互いに９０°未満の角度で交差している。一例では、第１電極Ｅ１１と第１電極Ｅ１２との交差角は４°である。
また、第２電極Ｅ２１と第２電極Ｅ２２とは、互いに非平行であり、しかも、９０°未満の角度で交差している。一例では、第２電極Ｅ２１と第２電極Ｅ２２との交差角は４°である。
要するに、第１液晶セル１０と第２液晶セル２０とが接着された際に、第１電極Ｅ１２、第２電極Ｅ２２、第１電極Ｅ１２、及び、第２電極Ｅ２２の各々の延出方向は、一致しない（つまり、互いに非平行である）。このように、互いに完全に重畳する電極が存在しないため、モアレを抑制することができる。モアレを抑制する観点では、第１電極と第２電極との交差角は、８８°以下とすることが望ましい。
図１１は、第３液晶セル３０における第１電極Ｅ１３及び第２電極Ｅ２３の延出方向の一例を説明するための平面図である。
基準方向と第１電極Ｅ１３の延出方向とのなす角度θ１３は鋭角であり、基準方向と第２電極Ｅ２３の延出方向とのなす角度θ２３は鈍角である。つまり、角度θ１３は上記した角度θ１１及びθ１２とは異なり、角度θ２３は上記した角度θ２１及びθ２２とは異なる。第１基板Ｓ１３と第２基板Ｓ２３とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１３及び第２電極Ｅ２３は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１３と第２電極Ｅ２３との交差角は、９０°未満であり、８８°以下が好ましい。
基準方向と第１電極Ｅ１３の延出方向とのなす角度θ１３は鋭角であり、基準方向と第２電極Ｅ２３の延出方向とのなす角度θ２３は鈍角である。つまり、角度θ１３は上記した角度θ１１及びθ１２とは異なり、角度θ２３は上記した角度θ２１及びθ２２とは異なる。第１基板Ｓ１３と第２基板Ｓ２３とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１３及び第２電極Ｅ２３は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１３と第２電極Ｅ２３との交差角は、９０°未満であり、８８°以下が好ましい。
一例では、角度θ１３は８９°であり、角度θ２３は１７７°である。つまり、第１電極Ｅ１３と第２電極Ｅ２３との交差角は８８°である。このように、第１電極Ｅ１３と第２電極Ｅ２３との交差角は、図９に示した第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角と同等である。
また、第１電極Ｅ１３の延出方向は、図１０に示した第１電極Ｅ１２の延出方向と直交している。つまり、図１０に示した第１基板Ｓ１２をＸ－Ｙ平面において時計回りに９０度回転させた際に、第１電極Ｅ１２の延出方向は第１電極Ｅ１３の延出方向に一致する。同様に、第２電極Ｅ２３の延出方向は、図１０に示した第２電極Ｅ２２の延出方向と直交している。つまり、図１０に示した第２基板Ｓ２２をＸ－Ｙ平面において時計回りに９０度回転させた際に、第２電極Ｅ２２の延出方向は第２電極Ｅ２３の延出方向に一致する。
要するに、第２液晶セル２０及び第３液晶セル３０は９０°回転対称であり、第２液晶セル２０をＸ－Ｙ平面において時計回りに９０度回転させることで、第３液晶セル３０として利用することができる。このため、第２液晶セル２０及び第３液晶セル３０をそれぞれ別個に用意する場合と比較して、コストを削減することができる。
加えて、第１液晶セル１０と第２液晶セル２０と第３液晶セル３０とが互いに接着された際にも、互いに完全に重畳する電極が存在しないため、モアレを抑制することができる。
図１２は、第４液晶セル４０における第１電極Ｅ１４及び第２電極Ｅ２４の延出方向の一例を説明するための平面図である。
基準方向と第１電極Ｅ１４の延出方向とのなす角度θ１４は鈍角であり、基準方向と第２電極Ｅ２４の延出方向とのなす角度θ２４は鋭角である。つまり、角度θ１４は上記した角度θ１１乃至θ１３とは異なり、角度θ２４は上記した角度θ２１乃至θ２３とは異なる。第１基板Ｓ１４と第２基板Ｓ２４とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１４及び第２電極Ｅ２４は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１４と第２電極Ｅ２４との交差角は、９０°未満であり、８８°以下が好ましい。
要するに、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０の各々において、第１電極と第２電極との交差角は、９０°未満であり、互いに同等であり、且つ、８８°以下である。
基準方向と第１電極Ｅ１４の延出方向とのなす角度θ１４は鈍角であり、基準方向と第２電極Ｅ２４の延出方向とのなす角度θ２４は鋭角である。つまり、角度θ１４は上記した角度θ１１乃至θ１３とは異なり、角度θ２４は上記した角度θ２１乃至θ２３とは異なる。第１基板Ｓ１４と第２基板Ｓ２４とが対向するように配置された際には、平面視において、第１電極Ｅ１４及び第２電極Ｅ２４は直交しない。つまり、第１電極Ｅ１４と第２電極Ｅ２４との交差角は、９０°未満であり、８８°以下が好ましい。
要するに、第１液晶セル１０、第２液晶セル２０、第３液晶セル３０、及び、第４液晶セル４０の各々において、第１電極と第２電極との交差角は、９０°未満であり、互いに同等であり、且つ、８８°以下である。
一例では、角度θ１４は９３°であり、角度θ２４は１°である。つまり、第１電極Ｅ１４と第２電極Ｅ２４との交差角は８８°である。このように、第１電極Ｅ１４と第２電極Ｅ２４との交差角は、図９に示した第１電極Ｅ１１と第２電極Ｅ２１との交差角と同等である。
また、第３液晶セル３０における第１電極Ｅ１３と、第４液晶セル４０における第１電極Ｅ１４とは、互いに非平行であり、しかも、互いに９０°未満の角度で交差している。一例では、第１電極Ｅ１３と第１電極Ｅ１４との交差角は４°である。
また、第２電極Ｅ２３と第２電極Ｅ２４とは、互いに非平行であり、しかも、９０°未満の角度で交差している。一例では、第２電極Ｅ２３と第２電極Ｅ２４との交差角は４°である。
また、第３液晶セル３０における第１電極Ｅ１３と、第４液晶セル４０における第１電極Ｅ１４とは、互いに非平行であり、しかも、互いに９０°未満の角度で交差している。一例では、第１電極Ｅ１３と第１電極Ｅ１４との交差角は４°である。
また、第２電極Ｅ２３と第２電極Ｅ２４とは、互いに非平行であり、しかも、９０°未満の角度で交差している。一例では、第２電極Ｅ２３と第２電極Ｅ２４との交差角は４°である。
また、第１電極Ｅ１４の延出方向は、図９に示した第１電極Ｅ１１の延出方向と直交している。つまり、図９に示した第１基板Ｓ１１をＸ－Ｙ平面において時計回りに９０度回転させた際に、第１電極Ｅ１１の延出方向は第１電極Ｅ１４の延出方向に一致する。同様に、第２電極Ｅ２４の延出方向は、図９に示した第２電極Ｅ２１の延出方向と直交している。つまり、図９に示した第２基板Ｓ２１をＸ－Ｙ平面において時計回りに９０度回転させた際に、第２電極Ｅ２１の延出方向は第２電極Ｅ２４の延出方向に一致する。
要するに、第１液晶セル１０及び第４液晶セル４０は９０°回転対称であり、第１液晶セル１０をＸ－Ｙ平面において時計回りに９０度回転させることで、第４液晶セル４０として利用することができる。このため、第１液晶セル１０及び第４液晶セル４０をそれぞれ別個に用意する場合と比較して、コストを削減することができる。
加えて、第１液晶セル１０と第２液晶セル２０と第３液晶セル３０と第４液晶セル４０とが互いに接着された際にも、互いに完全に重畳する電極が存在しないため、モアレを抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態によれば、モアレを抑制することが可能な液晶デバイスを提供することができる。
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
１…液晶デバイス ＬＳ…光源
１０…第１液晶セル Ｓ１１…第１基板 Ｅ１１…第１電極（Ｅ１１Ａ…第１帯電極、Ｅ１１Ｂ…第２帯電極） Ｓ２１…第２基板 Ｅ２１…第２電極（Ｅ２１Ａ…第３帯電極、Ｅ２１Ｂ…第４帯電極） ＬＣ１…第１液晶層
２０…第２液晶セル ３０…第３液晶セル ４０…第４液晶セル
１０…第１液晶セル Ｓ１１…第１基板 Ｅ１１…第１電極（Ｅ１１Ａ…第１帯電極、Ｅ１１Ｂ…第２帯電極） Ｓ２１…第２基板 Ｅ２１…第２電極（Ｅ２１Ａ…第３帯電極、Ｅ２１Ｂ…第４帯電極） ＬＣ１…第１液晶層
２０…第２液晶セル ３０…第３液晶セル ４０…第４液晶セル
Claims (10)
- 第１液晶セルと、
前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、を備え、
前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々は、
帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、
帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である、液晶デバイス。 - 前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、同等である、請求項１に記載の液晶デバイス。
- 前記交差角は、８８°以下である、請求項２に記載の液晶デバイス。
- 前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々の前記第１電極は、互いに９０°未満の角度で交差している、請求項３に記載の液晶デバイス。
- 第１液晶セルと、
前記第１液晶セルに接着された第２液晶セルと、
前記第２液晶セルに接着された第３液晶セルと、
前記第３液晶セルに接着された第４液晶セルと、を備え、
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々は、
帯状に形成された複数の第１電極を備える第１基板と、
帯状に形成された複数の第２電極を備える第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に保持された液晶層と、を備え、
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、９０°未満である、液晶デバイス。 - 前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々において、前記第１電極と前記第２電極との交差角は、同等である、請求項５に記載の液晶デバイス。
- 前記交差角は、８８°以下である、請求項６に記載の液晶デバイス。
- 前記第１液晶セル及び前記第４液晶セルの各々の前記第１電極は、互いに直交し、
前記第２液晶セル及び前記第３液晶セルの各々の前記第１電極は、互いに直交し、
前記第１液晶セル及び前記第２液晶セルの各々の前記第１電極は、互いに９０°未満の角度で交差している、請求項７に記載の液晶デバイス。 - 前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び、前記第４液晶セルの各々において、前記第１基板は、それぞれ正方形状に形成され、同等のサイズを有している、請求項８に記載の液晶デバイス。
- 前記複数の第１電極は、同一電圧が印加されるように構成された複数の第１帯電極と、前記第１帯電極とは異なる電圧が印加されるように構成された複数の第２帯電極と、を含み、前記第１帯電極と前記第２帯電極とが交互に並び、
前記複数の第２電極は、同一電圧が印加されるように構成された複数の第３帯電極と、前記第３帯電極とは異なる電圧が印加されるように構成された複数の第４帯電極と、を含み、前記第３帯電極と前記第４帯電極とが交互に並んでいる、請求項９に記載の液晶デバイス。
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